Scytalidium thermophilum ksilanazının kromatografik yöntemlerle saflaştırılması ve biyokimyasal karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmanın amacı, termofilik bir küf olan Scytalidium thermophilum ATCC No.16454 ksilanazının, kromatografik teknikler kullanılarak saflaştırılması ve enzimin biyokimyasal karakterizasyonudur. Ülkemizde her yıl milyonlarca ton tarımsal atık olarak ortaya çıkan ve çok düşük ekonomik değere sahip olan mısır koçanları, kültür ortamında karbon kaynağı olarak kullanılmıştır. Ksilanaz, jel filtrasyon ve anyon değişim kolon kromatografi teknikleri ile %9,6 verimle 21,8 kat saflaştırılmıştır. Ksilanazın molekül ağırlığı ve izoelektrik noktası sırasıyla 21 kDa ve pH 8,6 olarak bulunmuştur. Enzimin aktivitesi, farklı pH ve sıcaklık koşullarında gösterdiği kinetik özellikler açısından karakterize edilmiştir. Saf ksilanaz için optimum sıcaklık ve pH değerleri sırasıyla 65oC ve pH 6,5 olarak tespit edilmiştir. Saf enzim, pH 7,0 ve 40oC sıcaklık değerlerinde 4 saatlik inkübasyon sonunda başlangıç aktivitesinin %85'inden fazlasını koruyarak, en yüksek kararlılığı sergilemiştir. Ksilanazın Km ve Vmax değerleri, kayın ağacı ksilanı kullanılarak sırasıyla 2,2±0,06 mg/mL ve 168,2±4,2 IU/mL olarak belirlenmiştir. Saf ksilanazın çeşitli ticari ve lignoselülozik substratlara olan seçiciliği incelenmiş ve en yüksek afinite kayın ağacı ksilanı ile buğday kepeğine karşı tespit edilmiştir. Bu bulgular, göreceli olarak düşük molekül ağırlığına ve yüksek çalışma sıcaklığına sahip olması nedeniyle ksilanazın, farklı endüstriyel uygulamalarda kullanımının avantajlı olabileceğini göstermektedir.

The purpose of this study was purification of thermophilic fungus Scytalidium thermophilum ATCC No.16454 xylanase using chromatographic techniques and biochemical characterization of the enzyme.Corn cobs, which are produced at an amount of millions of tons as agricultural waste in our country and have very low economical value, are used as carbon source in culture medium. By using gel filtration and anion exchange chromatographic techniques, xylanase was purified 21.8 fold with 9.6% yield. Molecular weight and isoelectric point of xylanase were determined as 21 kDa and pH 8.6, respectively. Enzyme activity was characterized in terms of kinetic properties at different pH and temperature conditions. Optimum temperature and pH values of purified xylanase was determined as 65oC and 6.5, respectively. Purified enzyme showed highest stability at pH 7.0 and 40oC temperature by retaining more than 85% of its initial activity after 4 hours incubation. Km and Vmax values of xylanase by using beechwood xylan was preticted as 2.2±0.06 mg/mL and 168.2±4.2 IU/mL, respectively. Specificity of xylanase for various commercial and lignocellulosic substrates was investigated and maximum affinity was determined towards beechwood xylan and wheat bran. These findings indicate that xylanase could be advantageous in different industrial applications due to its relatively low molecular weight and high operating temperature.